14、科学教育中的问题解决软件：现状与展望

科学教育中的问题解决软件：现状与展望

1. 引言

在科学教育领域，问题解决一直被视为科学教学的核心要素。众多科学教育工作者一致认为，应在学校科学课程中着重培养学生的问题解决能力。然而，实际的中小学科学教学却与这一理念背道而驰，学生在课堂上很少有机会进行问题解决实践，学校的科学教学仍以传授事实性知识为主，学生主要在考试中展示对这些知识的掌握程度。

国家报告强调了培养问题解决能力对学生未来和国家发展的重要性。例如，相关报告提出科学教学应引入物理和生物科学的过程以及科学探究和推理方法，建议K - 5年级学生具备识别问题、制定解决程序、评估和应用解决方案的能力，中学教育则应持续培养学生的观察、数据分析、逻辑和批判性思维以及定量和定性解释能力。

为了满足这一需求，教育软件开发者开始推出与科学相关的问题解决软件包。接下来，我们将探讨市场上现有的一些软件类型。

2. 问题解决式科学教学

多数科学教育工作者认为问题解决是科学的本质，但对于问题解决的具体定义却难以达成共识。不同学者对问题解决有不同的描述：
- John Dewey（1916）强调学生理解科学教学中“过程”方法的重要性，称其为“科学态度的核心”。
- Champagne和Klopfer（1981）指出问题解决在科学教学中的定义不断演变。
- Downing（1928）列出了科学思维的基本要素，包括观察、分析综合、选择性回忆、假设、验证、推理和判断等，但他对科学思维保障措施的阐述混淆了态度和过程，阻碍了后续研究者对科学方法的明确定义。
- Polya（1957）将问题解决描述为一个四阶段过程：理解问题、制定计划、执行计划和回顾反思。他后来又将其定义为“